专业综合课程设计--锅炉液位控制系统设计

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1、评语：成绩：签名：日期：淮海工学院课程设计报告书课程名称：专业综合课程设计题目：锅炉液位控制系统设计系（院）：电子工程学院学期：2011-2012-1专业班级：自动化082姓名：张远远学号：030851232第10页共10页1引言我国锅炉现有制造企业1000多家，厂点太多，产品雷同度大，大多没有形成规模生产。2001年产量超过1000蒸吨的只有18家，它们当年共计生产锅炉37613蒸吨，却占当年全国工业锅炉总产量的44%。而C、D级企业的锅炉年产量平均不过50蒸吨，可见工业锅炉生产集中度不高。锅炉微机控制，是近年来的一项新技术，锅炉参数监控，是过程控制的典型实例。锅

2、炉微计算机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，我国现有中、小型锅炉30多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的1/3，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染等严重的生产状态。提高热效率，降低耗煤量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。设锅炉控制系统的原理框图如下。单片机D/A执行机构被控对象反馈环节D/A广义被控对象给定值—图1控制系统原理图控制系统原理图如图1所示，设广义被控对象的传递函数为，。被控对象简图如图2所示。蒸汽锅炉加热室给水图2锅炉液位示意图第10页共10页在工业生产过程中，被控对

3、象除了具有容积迟延外，往往不同程度地存在纯迟延。具有纯迟延的过程被公认为是较难控制的过程，时滞过程控制一直是关注的课题之一。此次课程设计采用大林算法对上述问题进行解答。2课程设计目的1.在学习微机原理、单片机原理及应用、DSP原理及应用、计算机控制技术、控制理论与系统的基础上，掌握控制系统的设计方法与步骤；2.解控制系统构造的特点、组成和接口电路；3.掌握计算机控制系统的软、硬件设计基本方法；4.在计算机控制系统设计的基础上，利用MATLAB语言对控制器进行仿真设计。3课程设计要求◇完成汽包液位控制的整体设计并画出整体设计框图◇完成汽包液位控制系统的硬件电路设计►接

4、口电路和I/O通道的扩充►组合逻辑或时序逻辑电路►供电电源►光电隔离►电平转换►驱动放大电路等►A/D、D/A转换►多相流流量检测►自动、手动切换►报警电路►紧急故障停车电路►键盘显示电路(人机交互)◇完成汽包液位控制系统的软件设计►确定具体要求►软件规划►程序流程编制►算法仿真4输入输出通道4.1输入通道模拟量输入通道的任务是把被控对象的过程参数如温度、压力、液位等模拟量信号转换成计算机可以接受的数字量信号。本设计中所用的传感器类型为DBYG扩散硅压力变送器；信号调理电路的设计主要是根据传感器输出的信号的具体情况而有所不同，本设计中的传感器输出的是电流信号，所以需

5、要用信号调理电路的I/V变换电路实现电流信号和电压信号的转换。第10页共10页图3I/V转换电路图中电路可以把传感器输出的4~20mA电流转换成1~5V电压，然后再连接到ADC0809芯片。ADC0809的时钟是利用8031提供的地址锁存允许信号ALE经D触发器二分频后获得。由于ADC0809具有输出三态锁存器，故其数据输出引脚直接与数据总线相连。地址选通输入端A、B、C分别与地址总线的低三位A0、A1、A2相连，用以选通IN0~IN7中的一个通道。将P2.7端口作为片选信号，在启动A/D转换时，由单片机的写信号和P2.7信号控制ADC0809的地址锁存和转换启动，

6、因为ALE和START连在了一起，所以ADC0809在锁存通道地址的同时也启动转换；在读取转换结果时，用单片机的读信号和P2.7引脚经一级或非门后，产生的正脉冲作为OE信号，用以打开三态输出锁存器。图4ADC0809查询方式硬件接口第10页共10页4.2输出通道模拟量输出通道的任务是把计算机输出的数字量信号转换成模拟电压或是电流信号，以便去驱动相应的执行机构，已达到控制目的。这个任务主要由D/A转换器来完成。图示为DAC0832和80C51单片机的双缓冲方式接口。由于DAC0832中有锁存器，所以不需要其他接口芯片就可以和80C51数据总线相连，也不需要保持器，只要

7、没有新的数据输入，它将保持原来的输出值。为了得到双缓冲控制形式，用P2.6控制/CS，用P2.7控制/XFER，/WR同时控制/WR1和/WR2，输出锁存允许ILE接高电平。可以看出数字量的输入锁存和D/A转换输出是分两步完成的。图5DAC0832构成的输出电路图6放大电路经过D/A转换后的电压需要经过放大才能和电泵相连。由图可知，Vn≈Vp=0，即同相端与反相端近似短路，Vp接地，称反相输入端“虚地”，反向放大器的增益为：A=Vo/Vi=-Rf/R第10页共10页5报警电路、键盘及显示电路图7键盘、显示、报警电路如图6所示，硬件电路是由8155并行扩展口构成的